算力需求澎湃催化 HBM 技术快速迭代。目前 HBM 已然成为 AI 服务器、数据中心、汽车驾驶等高性能计算领域的标配，未来其适用市场仍在不断拓宽。2024 年的 HBM 需求位元年成长率近 200%，2025 年可望再翻倍。受市场需求催化，当前 HBM 的开发周期已缩短至一年。针对 HBM4，各买方也开始启动定制化要求，未来 HBM 或不再排列在 SoC 主芯片旁边，亦有可能堆叠在 SoC 主芯片之上。垂直堆叠技术在散热，成本，分工等方面也带来了新的挑战。受先进制程技术和资金投入规模的限制，目前，只有 SK 海力士、美光和三星有能力生产兼容 H100 等高性能 AI 计算系统的HBM 芯片。23 年海力士市场份额为 53%，三星市场份额为 38%，美光市场份额为 9%。海力士具有先发优势，但三星有望通过其一站式策略抢占市场份额。

HBM 具有三大堆叠键合工艺：MR-MUF，TC-NCF 与混合键合。目前只有 SK 海力士使用 MR-MUF 先进封装工艺。三星与美光目前采用的为TC-NCF 技术。各家厂商也在考虑在新一代 HBM 产品上应用铜-铜混合键合技术。在设备端，混合键合设备在单机价值量上为所有固晶机中最高，行业头部领先优势明显。预计存储领域未来贡献混合键合设备明显增量，保守预计 2026 年市场需求量超过 200 台。混合键合设备国内起步较晚，距国际领先水平仍有 5-6 年差距。

HBM4 技术路线：海力士优势明显，三星/美光发力追赶。根据海力士最新披露的数据，公司 HBM3E 产品上的良品率以达到 80%，远远超出此前行业预期的 60%-70%，同时也大幅领先竞争对手三星与美光的良率。由于混合键合技术非常复杂，需要控制键合层的平整度和键合强度，粒子控制也需要在纳米级别进行，这将导致 HBM 在生产效率与良品率上有所欠缺。同时随着 HBM 标准限制的放宽，预计海力士仍将在 HBM4 上采用成熟的 MR-MUF 技术。三星目前的产品良率不如海力士，但三星表示 HBM在最多 8 个堆叠时，MR-MUF 的生产效率比 TC-NCF 更高，一旦堆叠达到12 个或以上，后者将具有更多优势，而未来 HBM4 高度的放宽势必将增加HBM4 堆叠层数至 12-16 层，这将为 TC-NCF 工艺带来更大发挥的可能。

美光研发的 HBM3E 今年和海力士一同通过了英伟达验证。美光的 HBM3E在功耗上比竞争 HBM3E 产品低约 30%，在性能上有约 10%的提升。美光在海力士产能不足情况下，未来有望承接英伟达更多订单。

建议关注行业重点公司：

HBM 设备：芯源微、拓荆科技、盛美上海、赛腾股份等

HBM 材料：华海诚科、联瑞新材、强力新材、飞凯材料等

HBM 封测：长电科技、通富微电、佰维存储等海力士分销：香农芯创等

风险提示

AI 需求不及预期风险、技术迭代不及预期、行业竞争加剧。

正文目录

1 算力需求澎湃催化 HBM 技术快速迭代 .......... 3

1.1 HBM：高带宽低功耗的全新一代存储芯片 .......... 3

1.2 方兴未艾，HBM3E 市场需求稳步增速 .......... 4

1.3 未来可期，三大厂构想 HBM4 蓝图 .......... 5

1.4 竞争激烈，三大厂各自积极布局供应链合作、 .......... 7

2 HBM 三大堆叠键合工艺：MR-MUF，TC-NCF 与混合键合 .......... 9

2.1 MR-MUF 技术：熔化凸点+注入环氧树脂，兼具散热与生产效率 .......... 11

2.2 TC-NCF 技术：高度持续降低，适合 12-16 高层堆叠 .......... 11

2.3 混合键合技术：无需凸点，进一步降低高度 .......... 12

2.3.1 铜铜-混合键合：兼具低间距、多接点、低厚度等特质 .......... 12

2.3.2 混合键合设备的引入：国内外设备水平仍有差距 .......... 13

3 HBM4 技术路线：海力士优势明显，三星/美光发力追赶 .......... 15

3.1 SK 海力士：先发优势明显，MR-MUF 良率遥遥领先 .......... 15

3.2 三星：万亿韩元投入，一站式方案争夺市场份额 .......... 16

3.3 美光：破釜沉舟，越过 HBM3 力求弯道超车 .......... 19

4 建议关注行业重点公司 .......... 20

5 风险提示 .......... 20

图表目录

图表 1： HBM 结构图 .......... 3

图表 2： GDDR5 与处理器内部空间位置 .......... 4

图表 3： HBM 与处理器内部空间位置 .......... 4

图表 4： HBM 需求测算 .......... 5

图表 5： 当前 HBM 与 GPU 排列方式 .......... 6

图表 6： 潜在的 HBM 与 GPU 排列方式 .......... 6

图表 7： HBM 性能参数演变 .......... 7

图表 8： 三大原厂 23 年 HBM 市场份额 .......... 7

图表 9： 英伟达 H100 芯片 .......... 8

图表 10： 美光自研 HMC 技术 .......... 9

图表 11： TSV 结构 .......... 10

图表 12： Micro bump 工艺流程图 .......... 10

图表 13： HBM 核心工艺 .......... 11

图表 14： MR-MUF 处理流程 .......... 11

图表 15： NCF 工艺示意图 .......... 12

图表 16： 微凸点技术与混合键合技术对比 .......... 13

图表 17： Intel 混合键合接点与微凸点横截面比较图 .......... 13

图表 18： 混合键合潜在的市场应用 .......... 14

图表 19： 拓荆科技 PEVCD 设备（NF-300HTEOS） .......... 15

图表 20： MR-MUF 对比 TC-NCF 温度下降 14℃，散热效果更好 .......... 16

图表 21： 三星封装方案 .......... 17

图表 22： 三星未来 3D 封装方案计划 .......... 17

图表 23： 各厂商 HBM 制程工艺 .......... 18

图表 24： EVG 晶圆键合设备 .......... 19

图表 25： 美光 12 层 36GB HBM3E 产品 .......... 20

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